EMI-Immunität Operationsverstärkern

Operationsverstärkern sind sehr verbreitet und werden häufig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. zur Verstärkung eines schwachen Signals von einem IoT-Sensor und zur Erfassung und Übertragung seiner Daten über drahtlose Kommunikation. In diesem Artikel möchten wir die Auswirkung elektromagnetischer Störungen (EMI) auf den Betrieb von Operationsverstärkern erläutern, was fast unvermeidlich ist, da wir überall einer Reihe von Quellen ausgesetzt sind, die einerseits beabsichtigt sind, wie Mobiltelefone, Funksender, Wi-Fi, Bluetooth, Fernbedienungen. Aber auch unbeabsichtigte, wie Systemtakte, Oszillatoren, Prozessoren, DC / DC-Wandler, um nur einige zu nennen.

Diese Störquellen (Abbildung 1) können verschiedene Frequenzen haben, von einigen Megahertz bis zu Gigahertz, und sind entweder leitungsgebundene EMI (übertragen durch angeschlossene Elemente) oder abgestrahlte EMI (übertragen durch drahtlose Elemente), wie das Platinenlayout, Kabel, Gehäuseanschlussstifte und sogar die internen Anschlussdrähte des Chips.
 

Wie kann der Einfluss von EMI festgestellt werden

Die häufigste Auswirkung ist eine Abweichung der Ausgangsspannung; die Wechselstromstörung wird durch interne P-N-Übergänge gleichgerichtet und von der Schaltung gefiltert und erscheint schließlich als verstärkte Spannungsabweichung am Ausgang, die analoge Messungen und/oder digitale Daten beeinträchtigt. EMI kann an allen Anschlüssen auftreten, einschließlich Eingängen, Ausgängen, Stromversorgung und Steuerleitungen. Es ist jedoch allgemein anerkannt, dass der Eingangsanschluss im Vergleich zu anderen Anschlüssen am anfälligsten für EMI-Einflüsse ist. Die Höhe der Offsetspannung schwankt mit der Stärke der EMI-Störung. Abbildung 2 zeigt im Detail die Auswirkung eines Bluetooth-HF-Bursts, der eine erhebliche Offset-Spannungsverschiebung in einer herkömmlichen Operationsverstärkerschaltung verursacht.
 

Definition des EMI Rejection Ratio

Bei vielen modernen Operationsverstärkern werden Maßnahmen gegen elektromagnetische Störungen ergriffen, und es wurde ein neuer Begriff in die Parameterliste aufgenommen, der als Electro-Magnetic Interference Rejection Ratio oder kurz EMIRR bezeichnet wird und den Grad der Störfestigkeit angibt. Je höher der EMIRR-Wert ist, desto geringer ist die Verschiebung der Offsetspannung. In Abbildung 3 ist zu beobachten, dass dieser Operationsverstärker eine hohe Immunität gegenüber dem HF-Burst aufweist, es gibt fast keine sichtbare Offset-Spannungsverschiebung am Ausgang des Operationsverstärkers.

Vergleich der EMIRR-Messungen

Bei der Entwicklung einer Anwendung ist es wichtig, den richtigen Operationsverstärker zu wählen, wenn in der Nähe der empfindlichen Operationsverstärkereingänge eine erhebliche EMI-Quelle zu erwarten ist. Abbildung 4 zeigt den NJU77552 mit einer soliden EMIRR bis in den Gigahertz-Bereich im Vergleich zu Op-Amps anderer Hersteller. Es ist klar, dass das NJU77552 die Störungen des 2,4-GHz-Bluetooth-Funks problemlos herausfiltert, während das andere Produkt Unvollkommenheiten im Ausgangssignal aufweist.

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